• Categories
• Ciencia de materiales
• Deformación (Mecánica)
• Ciencias físicas
• Ciencia
• Mecánica Continua

Citation preview

Procesos de deformación volumétrica Forjado (ejemplos) 1) Una pieza cilíndrica es recalcada en un troquel abierto. El diámetro inicial es de 45 mm y la altura inicial es de 40 mm. El coeficiente de fricción en la interfaz troquel-trabajo es de 0,2. El material de trabajo tiene una curva de fluencia definida por un coeficiente de resistencia de 600 MPa y un exponente de endurecimiento por deformación de 0,12. Determinar: a) La fuerza de forjado para h= 35 mm (en kN)

Resolución Datos: Diámetro inicial: Do= 45 mm Altura inicial : ho= 40 mm

µ=0,2 K= 600 MPa n=0,12

Altura final: h=35 mm Resolución para el caso (a) (h= 35 mm) 𝜋𝐷 2

𝑉 = 𝐴ℎ = (

1) Volumen de cilindro:

𝜺 = 𝒍𝒏

2) Deformación real (ɛ):

𝒉𝒐 𝒉

4

) ℎ = 63617,2512 𝑚𝑚3

𝜺 = 𝒍𝒏

𝟒𝟎 𝟑𝟓

= 𝟎, 𝟏𝟑𝟑𝟓

𝑌𝑓 = 𝐾𝜀 𝑛 = 600(0,1335)0,12 = 471,2040 𝑀𝑃𝑎

3) Esfuerzo de fluencia:

4) El volumen inicial y el volumen final son iguales 𝑉𝐼𝑁𝐼𝐶𝐼𝐴𝐿 = 𝑉𝐹𝐼𝑁𝐴𝐿 63617,2512 = 𝐴𝐹 (35) AF= 1817,6358 mm2 5) Diámetro final :

𝐴=

𝜋𝐷 2 4

DF= 48,1070 mm

6) Hallando Kf 0,4𝜇𝐷 ℎ 0,4(0,2)(48,1070) 𝐾𝑓 = 1 + 35 𝐾𝑓 = 1,1099 𝐾𝑓 = 1 +

7) Hallando la fuerza F= KfYf A F= (1,1099)(471,2040 MPa)(1817,6358 mm2)=950 604, 1103N = 950,604 kN

2) Una pieza de trabajo cilíndrica se sujeta a una operación de forjado para recalcar en frío. La pieza inicialmente tiene 70 mm de altura y 50 mm de diámetro. El material de trabajo tiene una curva de fluencia definida por K=340 MPa y n = 0,15. Suponga un coeficiente de fricción de 0,10. Determinar: a) La fuerza de forjado para h= 60 mm (en kN) Resolución DATOS: Diámetro inicial : Do= 50 mm Altura inicial : ho= 70 mm

µ=0,10 K= 340 MPa n=0,15

Altura final : hF= 60 mm Diámetro final : Df= ?

Resolución para el caso (a) 𝜋𝐷 2

𝑉 = 𝐴ℎ = (

1) Volumen inicial: 2) Deformación real (ɛ):

𝜺 = 𝒍𝒏

3) Esfuerzo de fluencia:

𝑛

𝒉𝒐 𝒉

4

) ℎ = 137444, 6786 𝑚𝑚3

𝜺 = 𝒍𝒏

𝑌𝑓 = 𝐾𝜀 = 340(0,1542)

0,15

𝟕𝟎 𝟔𝟎

= 𝟎, 𝟏𝟓𝟒𝟐

= 256,8571 𝑀𝑃𝑎

4) El volumen inicial y el volumen final son iguales a. 𝑉𝐼𝑁𝐼𝐶𝐼𝐴𝐿 = 𝑉𝐹𝐼𝑁𝐴𝐿 b. 137444,6786 = 𝐴𝐹 (60) AF= 2290,7446 mm2 𝐴=

5) Diámetro final :

6) Hallando Kf 𝐾𝑓 = 1 + 7) K f = 1 +

𝜋𝐷 2

0,4𝜇𝐷 ℎ

0,4(0,10)(54,0062) 60

8) Hallando la fuerza

DF= 54,0062 mm

4

𝐾𝑓 =1,0360

F= KfYf A

9) F= (1,0360)(256,8571 MPa)(2290,7446 mm2)= 609 576, 1993 N

3)Una operación de recalcado en caliente se ejecuta en un troquel abierto. El tamaño inicial de la pieza es Do = 25 mm y ho = 50 mm. La pieza se recalca a un diámetro = 50 mm. A esta elevada temperatura, el metal de trabajo fluye a 85MPa (n = 0). El coeficiente de fricción en la interfaz trabajo troquel es de 0.40. Determinar: a) La altura final de la pieza (en mm) b) La fuerza máxima en la operación de recalcado (en kN)

Resolución Datos: Diámetro inicial : Do= 25 mm Altura inicial : ho= 50 mm

µ=0,40 K= 85 MPa n=0

Diámetro final : Df= 50 mm Altura final : hF= ?

𝑉 = (𝐴𝑜)(ℎ𝑜) = (

1) Volumen Inicial de cilindro: 2) Area final:

𝐴𝐹 =

𝜋𝐷 2 4

𝜋𝐷 2 4

) ℎ = 24543,6926 𝑚𝑚3

= 1963,4954 𝑚𝑚2

3) El volumen inicial y el volumen final son iguales a. 𝑉𝐼𝑁𝐼𝐶𝐼𝐴𝐿 = 𝑉𝐹𝐼𝑁𝐴𝐿 b. 24543,6926 = (1963,4954)ℎ𝐹 hF= 12,5 mm 4) Deformación real (ɛ): 𝜺 = 𝒍𝒏

𝒉𝒐 𝒉

𝜺 = 𝒍𝒏

𝟓𝟎 𝟏𝟐,𝟓

= 𝟏, 𝟑𝟖𝟔𝟑

𝑌𝑓 = 𝐾𝜀 𝑛 = 85(1,3863)0 = 85 𝑀𝑃𝑎

5) Esfuerzo de fluencia: 6) Hallando Kf 𝐾𝑓 = 1 +

0,4𝜇𝐷 ℎ

0,4(0,4)(50) 12,5 𝐾𝑓 = 1,64 𝐾𝑓 = 1 +

7) Hallando la fuerza

F= KfYf A F= (1,64)(85 MPa)(1963,4954mm2)= 273 711,2588 N

Procesos de deformación volumétrica Forjado (Tarea) 1)Una pieza cilíndrica es recalcada en un troquel abierto. El diámetro inicial es de 50 mm y la altura inicial es de 40 mm. La altura después del forjado es de 20 mm. El coeficiente de fricción en la interfaz troquel-trabajo es de 0,18. El material de trabajo tiene una curva de fluencia definida por un coeficiente de resistencia de 500 MPa y un exponente de endurecimiento por deformación de 0.15. Determinar: a) La fuerza de forjado para h= 35 mm (en kN)

2) Una pieza de trabajo cilíndrica se sujeta a una operación de forjado para recalcar en frío. La pieza inicialmente tiene 60 mm de altura y 40 mm de diámetro. En la operación, su altura se reduce a 30mm. El material de trabajo tiene una curva de fluencia definida por K=350 MPa y n =0,18. Suponga un coeficiente de fricción de 0,2. Determinar: a) La fuerza de forjado para h= 60 mm (en kN)

3)Una operación de recalcado en caliente se ejecuta en un troquel abierto. El tamaño inicial de la pieza es Do = 20 mm y ho = 60 mm. La pieza se recalca a un diámetro = 50 mm. A esta elevada temperatura, el metal de trabajo fluye a 100MPa (n = 0). El coeficiente de fricción en la interfaz trabajo troquel es de 0,20. Determinar: a) La altura final de la pieza (en mm) b) La fuerza máxima en la operación de recalcado (en kN)